综述：2005-2024年跑鞋研究的趋势与热点：一项文献计量学研究

本综述首次运用文献计量学方法系统梳理了近20年跑鞋研究的发展脉络。文章通过CiteSpace、VOSviewer等工具对1576篇文献进行可视化分析，揭示了该领域从基础生物力学（如地面反作用力GRF）到性能优化（如跑步经济性Running Economy）的研究热点演变。重点探讨了极简鞋（minimalist shoes）与碳板鞋（carbon-plated shoes）对运动损伤预防和运动表现提升的双重影响，为运动生物力学、材料科学及运动医学的跨学科研究提供了全面视角和未来方向。

　　

引言

跑鞋在现代运动科学和公共健康领域的重要性日益凸显。自20世纪末以来，研究人员与制造商一直致力于通过材料、结构和生物力学等方面的创新来优化跑鞋性能，以提升运动表现并降低损伤风险。随着马拉松、越野跑等耐力运动的全球普及，跑鞋的功能需求持续演进，涌现出高回弹、轻量化、增强支撑和智能监测等新技术。研究者从生物力学、运动生理学以及材料科学等多学科角度探索跑步经济性的提升途径，推动跑鞋研究在运动科学、工程技术和工业应用中的跨学科融合。

跑鞋的发展经历了多个阶段。早期设计主要关注基础保护和舒适性，采用刚性材料提供支撑稳定，但未能有效缓解运动中的冲击力。至1980年代末，随着生物力学研究的进步，鞋类设计开始转向更注重缓冲和舒适性，中足支撑设计也受到更多关注。近年来，传感器技术与大数据分析的结合，使智能跑鞋或鞋垫能够实时监测跑步关键指标，并应用深度学习或人工智能算法进行预测分析，从而优化训练策略和康复方案。

研究方法

本研究的数据来源于Web of Science核心合集数据库，时间跨度为2005年至2024年。通过检索词“running shoe”或“running footwear”初步获取2169篇文献，经过严格筛选（包括两位研究者独立筛选、限定文章类型为原创或综述、语言为英文、去除重复文献等），最终纳入1576篇文献进行后续分析。数据分析采用R包Biblioshiny、VOSviewer 1.6.20和CiteSpace 6.4.R2等工具，对作者、标题、期刊、国家、机构、关键词、研究方向和引文等进行可视化分析，并绘制共被引图谱以清晰呈现研究热点和知识结构。

结果分析

出版物与引文分析

共检索到1576篇跑鞋相关出版物，涵盖394种期刊、69个国家、3599家机构和4892位作者。其中包括1460篇原创文章和116篇综述文章，年均增长率为13.5%，篇均被引24.34次。年度发文量在2022年达到峰值（152篇）。早期（2005–2010年）发文量较低且稳定，年均约30篇；2011年起显著增长，三年内从34篇增至94篇；2018年进入另一个快速增长阶段，四年内从97篇增至152篇。这两个快速增长阶段与极简鞋和Nike Vaporfly 4%等概念的推出密切相关。

国家与基金分析

美国发文量最高（475篇，占30.1%），其次是中国（236篇，15.0%）和英国（172篇，10.9%）。美国的总被引次数（14371次）也显著高于其他国家。中国和国家自然科学基金（NSFC）在发文量和基金支持方面均表现突出，NSFC资助了85篇论文。美国卫生与人类服务部（HHS）和国家卫生研究院（NIH）则在篇均被引方面领先。

机构与作者分析

卡尔加里大学发文量最多（64篇），其次是宁波大学（51篇）和香港理工大学（45篇）。作者中，Gu YD（宁波大学）以44篇发文量位居首位，但Davis IS（哈佛大学）以2760次被引和较高的中心性成为最具影响力的学者之一。品牌关联机构中，李宁公司发文量最多（22篇），但耐克公司以较高的中心性和篇均被引显示出其行业权威性。

期刊分析

《Gait & Posture》以94篇发文量位居首位，《Journal of Biomechanics》和《Medicine & Science in Sports & Exercise》分别第二、三位。后者影响因子最高（4.1），总被引次数（4057次）和篇均被引（115.9）也领先，表明其较高的学术影响力。

关键词分析

关键词分析揭示了跑鞋领域的研究热点。“barefoot”（295次）、“runners”（270次）、“injuries”（198次）和“kinematics”（180次）是最常出现的核心关键词，表明研究者重点关注赤足跑和极简鞋的生物力学效应及其对运动表现和损伤风险的影响。高频词还包括“injury”、“loading rate”、“comfort”、“cushioning”和“plantar pressure”等，涉及关节负荷和足部舒适度等多方面考量。此外，“electromyography”、“oxygen consumption”和“running economy”等关键词反映了生理学、工程学和生物力学的跨学科研究趋势。

突现词分析显示，“running economy”突现强度最高（11.29），成为核心研究焦点。“walking”和“female runners”等关键词则显示出持续的关注度。新兴术语如“running biomechanics”和“longitudinal bending stiffness”反映了当前的研究创新方向。

聚类分析将研究主题归纳为四个相互关联的子主题：（a）跑步基础生物力学，（b）性能优化，（c）损伤与伤害预防，以及（d）鞋履设计参数。具体而言：

• •

  基础生物力学包括赤足跑（关注冲击衰减和着地策略）、足底压力（关联损伤风险）和步态分析（主流实验范式）；

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  性能优化聚焦跑步经济性（生理基准）和力学参数（外部动力学机制）；

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  损伤预防涵盖膝关节、预防、足部健康和损伤预防等多个方面，强调鞋类设计对损伤风险的影响；

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  设计参数关注鞋重、舒适度、中底特性、跟尖差和碳板刚度等特征，及其对运动表现和损伤风险的调控作用。

讨论

总体研究概况

跑鞋研究在过去20年中呈现稳定增长态势，年均增长率13.5%，篇均被引约24次。2011年和2018年的两个快速增长阶段与“极简鞋”和“超级鞋”概念的兴起密切相关。美国和中國在发文量和影响力方面领先，但中国在国际合作中显示出较强潜力。机构方面，卡尔加里大学、宁波大学和哈佛大学等在不同指标上各具优势。品牌方面，耐克虽发文量不多，但影响力显著，其推出的Vaporfly 4%等产品深刻影响了行业研究方向。

研究热点与趋势

通过关键词和文献共被引分析，本研究识别出四大核心主题：跑步基础生物力学、性能优化、损伤预防和鞋履设计参数。具体热点包括：

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  赤足跑和极简鞋的生物力学机制及其对损伤预防和运动表现的潜在益处；

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  碳板鞋（如Nike Vaporfly 4%）通过改善跑步经济性（提升约4%）显著提升运动表现；

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  有限元分析（FEA）等仿真技术在鞋履设计和损伤机制研究中的应用；

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  个性化鞋履设计如何匹配不同跑者特征（如着地模式、技能水平）。

未来研究应整合生物力学、生理学和先进测量技术（如惯性测量单元IMU、无标记系统和血氧监测），从实验室环境扩展至户外实景，并更多关注个体差异和长期效应。

当前研究的挑战与未来方向

跑鞋研究仍面临若干挑战：

1. 1.

   术语使用存在概念模糊性（如“foot strike patterns”与“foot strike”混用），需明确关键词选择策略；

2. 2.

   实验设计标准化不足，尤其是测试速度设定（生物力学常用固定速度，代谢测试则需个性化速度）影响跨研究比较；

3. 3.

   基于均值比较的传统统计方法难以捕捉个体差异，且生物力学指标与损伤风险间的因果关系证据仍不充分；

4. 4.

   长期追踪研究易受干扰，需更多考虑跑者技能水平、性别、着地模式和伤病史等多维度因素。

未来方向包括：

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  采用多模态数据收集和跨截面研究设计，增强发现的一致性；

• •

  应用深度学习等先进方法，结合户外实测数据提升研究生态效度；

• •

  通过有限元分析等仿真技术深入探索 musculoskeletal 系统的内部应力变化，为鞋履优化提供理论依据。

结论

本文首次通过文献计量学方法系统回顾了2005–2024年跑鞋研究的发展历程。当前研究主要集中在穿着跑鞋时的生物力学和生理学指标，以探索相关损伤风险和运动表现，其中极简鞋的影响受到特别关注。未来研究应关注跑鞋特性如何与个体差异（如着地模式和技能水平）相匹配，结合生物力学和代谢测量进行综合评估，并利用仿真技术分析 musculoskeletal 系统的内部应力变化。此外，通过结合深度学习方法和先进测量技术（如IMU、无标记系统和血氧测量），可实现跑鞋在户外跑步环境中的持续评估，推动该领域向个性化、精准化方向发展。